Fundamentos de Bioquímica y Metabolismo Celular

Biomoléculas Orgánicas: Estructura, Composición y Pruebas de Identificación

1. Glúcidos (Disacáridos)

• Enlace O-glucosídico:
  • α(1→4): maltosa
  • β(1→4): lactosa, celobiosa
  • α(1→2): sacarosa
• Composición:
  • Maltosa: glucosa + glucosa
  • Lactosa: galactosa + glucosa
  • Sacarosa: glucosa + fructosa
  • Celobiosa: glucosa + glucosa
• Forma: Moléculas pequeñas y solubles.
• Funciones:
  • Energética.
  • Transporte de energía (sacarosa).
• Prueba de Benedict / Fehling:
  • Resultado positivo (+): maltosa, lactosa, celobiosa.
  • Resultado negativo (−): sacarosa.

2. Lípidos (Ácidos Grasos)

• Enlace: Enlace éster.
• Tipo:
  • Saturados: sin dobles enlaces.
  • Insaturados: con dobles enlaces.
• Forma:
  • Saturados: cadena recta.
  • Insaturados: cadena doblada.
• Funciones:
  • Reserva energética.
  • Aislante térmico.
  • Estructural (membranas).
• Prueba: Sudan III / IV. Deja una mancha translúcida en papel.

3. Proteínas

• Enlace: Enlace peptídico.
• Estructura:
  • Primaria.
  • Secundaria (α-hélice / β-plegada).
  • Terciaria.
  • Cuaternaria.
• Forma: Globulares y fibrosas.
• Funciones:
  • Enzimática.
  • Estructural.
  • Transporte.
  • Defensa.
  • Regulación.
• Prueba: Biuret → color violeta.

4. Ácidos Nucleicos

• Enlace: Fosfodiéster y puentes de hidrógeno (en el ADN).
• Niveles estructurales:
  • ADN: estructura primaria + doble hélice.
  • ARN: cadena simple.
• Empaquetamiento: ADN + histonas → nucleosomas → cromatina → cromosomas.
• Funciones:
  • ADN: información genética.
  • ARN: expresión genética.
• Prueba: Dische → color azul.

Procesos de Fermentación

Características Generales

• Proceso anaerobio.
• Obtención de 2 ATP.
• Regeneración de NAD⁺.

Tipos de Fermentación

• Fermentación láctica: C₆H₁₂O₆ → 2 C₃H₆O₃ + 2 ATP. Ocurre en músculos y bacterias (ej. yogur, queso).
• Fermentación alcohólica: C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 ATP. Realizada por levaduras (ej. pan, vino, cerveza).

Metabolismo Celular y Bioenergética

1. Concepto de Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula para obtener energía y sintetizar moléculas.

• Tipos:
  • Catabolismo: degradación de moléculas, libera energía.
  • Anabolismo: síntesis de moléculas, consume energía.

2. ATP (Adenosín Trifosfato)

Molécula energética universal. Almacena energía en los enlaces fosfato. Se forma a partir de ADP + Pi.

3. Enzimas

Proteínas con función catalítica que:

• Disminuyen la energía de activación.
• Son específicas.
• Se ven influidas por factores como: temperatura, pH y concentración de sustrato.

4. Glucólisis

Ruta catabólica que ocurre en el citoplasma. No necesita O₂. Proceso: Glucosa → 2 piruvato. Balance: 2 ATP y 2 NADH.

5. Fermentación

Proceso anaerobio que regenera NAD⁺ para que continúe la glucólisis.

• Fermentación láctica: C₆H₁₂O₆ → 2 C₃H₆O₃ + 2 ATP (Músculos y bacterias).
• Fermentación alcohólica: C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 ATP (Levaduras).

6. Respiración Celular

Proceso aerobio de obtención de energía.

Fases:

1. Glucólisis (citoplasma).
2. Ciclo de Krebs (matriz mitocondrial).
3. Cadena respiratoria (membrana interna mitocondrial).

Resultado:

• Oxidación completa de la glucosa.
• Producción elevada de ATP.
• El O₂ actúa como aceptor final de electrones.

7. Fotosíntesis (Contenido altamente relevante)

Proceso anabólico de síntesis de materia orgánica a partir de inorgánica.

Fases:

• Fase luminosa (tilacoides): Produce ATP y NADPH.
• Fase oscura / Ciclo de Calvin (estroma): Fija el CO₂ para producir glucosa.